Arktikas jūra izrādās potenciāla jaunu medikamentu krātuve

Zinātnieki ir atklājuši jaunus savienojumus Arktikas jūras baktērijās, kas varētu cīnīties pret antibiotikām rezistentām infekcijām un pavērt ceļu nākamās paaudzes zālēm.

Antibiotiku rezistences problēma un jaunas iespējas

Antibiotikas ir mūsdienu medicīnas pamats; bez tām infekciju ārstēšana un operāciju veikšana būtu ārkārtīgi riskanta. Tomēr katru gadu mēs saskaramies ar pieaugošu baktēriju rezistences pret antibiotikām problēmu, savukārt principiāli jaunu antibiotiku atklāšanas temps ievērojami atpaliek.

Jaunu dzīvotņu izpēte

Ir pamats cerībai: 70% no visām licencētajām antibiotikām nāk no aktinobaktērijām, kas dzīvo augsnē, taču lielākā daļa dzīvotņu uz Zemes vēl nav izpētītas. Jaunu antibiotiku meklēšana aktinobaktēriju vidū citās, maz pētītās vietās, piemēram, Ziemeļu Ledus jūrā, ir daudzsološa stratēģija. Īpaši, ja var atrast jaunas molekulas, kas tieši nenogalina baktērijas, bet samazina to virulenci (spēju izraisīt slimību), apgrūtinot rezistences attīstību un samazinot blakusparādību iespējamību.

Uzlabotas skrīninga metodes atklāj jaunus savienojumus

“Mūsu pētījumā mēs izmantojām augstas jutības skrīningu (FAS-HCS) un Tir translokācijas testus, lai specifiski identificētu pretvīrusu un antibakteriālus savienojumus no aktinobaktēriju ekstraktiem,” saka Dr. Päivi Tammela, Helsinku Universitātes profesors Somijā un žurnālā “ Frontiers in Microbiology ” publicētā pētījuma vadošais autors. “Mēs atradām divus atšķirīgus savienojumus: lielu fosfolipīdu, kas kavē enteropatogēnās E. coli (EPEC) virulenci, neietekmējot tās augšanu, un savienojumu, kas kavē baktēriju augšanu, abus no aktinobaktērijām, kas izolētas no Ziemeļu Ledus okeāna.”

Lai analizētu zāļu kandidātus, komanda veica automatizētu skrīninga sistēmu, kas paredzēta darbam ar sarežģītiem mikrobu ekstraktiem. Pētnieki izstrādāja jaunu metožu kopumu, kas ļauj vienlaikus pārbaudīt simtiem nezināmu savienojumu pretvīrusu un antibakteriālo iedarbību. Par mērķi viņi izvēlējās EPEC celmu, kas izraisa smagu caureju bērniem līdz piecu gadu vecumam, īpaši jaunattīstības valstīs.

Pretvīrusu un antibakteriālu savienojumu atklāšana

Pētītie savienojumi tika iegūti no četrām aktinobaktēriju sugām, kas izolētas no bezmugurkaulniekiem, kuri tika savākti Arktikas jūrā pie Svalbāras 2020. gada augustā Norvēģijas pētniecības kuģa Kronprinz Haakon ekspedīcijas laikā. Pēc tam baktērijas tika kultivētas, šūnas tika ekstrahētas un to saturs tika sadalīts frakcijās. Katra frakcija tika testēta in vitro, lai noteiktu EPEC pielipšanu kolorektālās karcinomas šūnām.

Pētnieki atklāja divus iepriekš nezināmus savienojumus ar atšķirīgām bioloģiskām aktivitātēm: vienu no nezināma Rhodococcus ģints celma (T091-5) un otru no nezināma Kocuria ģints celma (T160-2). Savienojums no T091-5 celma, kas identificēts kā liels fosfolipīds, uzrādīja spēcīgu pretvīrusu efektu, kavējot aktīna pjedestāla veidošanos un EPEC saistīšanos ar Tir receptoru uz saimniekšūnas virsmas. Savienojumam no T160-2 celma bija spēcīgas antibakteriālas īpašības, kavējot EPEC baktēriju augšanu.

Daudzsološi rezultāti un nākamie soļi

Detalizēta analīze parādīja, ka fosfolipīds no T091-5 celma neinhibēja baktēriju augšanu, padarot to par daudzsološu kandidātu pretvīrusu terapijai, jo tas samazina rezistences attīstības iespējamību. Vienlaikus savienojums no T160-2 celma inhibēja baktēriju augšanu un tiks tālāk pētīts kā potenciāla jauna antibiotika.

Šo savienojumu izolēšanai un identificēšanai tika izmantotas HPLC-HR-MS2 metodes. Fosfolipīda molekulmasa bija aptuveni 700, un tas pārtrauca mijiedarbību starp EPEC un saimniekšūnām. "Nākamie soļi ietver kultivēšanas apstākļu optimizēšanu savienojumu ražošanai un pietiekama daudzuma katra savienojuma izolēšanu, lai tālāk raksturotu to struktūru un bioloģisko aktivitāti," piebilda Tammela.